基于燃煤電廠動態分離器設備的改造與運行

吳小明

(華電濰坊發電有限公司，山東 濰坊 261000)

0 引言

煤粉制備系統是火力發電廠燃煤[1]鍋爐必不可少的主要設備之一,而磨煤機[2]又是制粉系統的關鍵設備,其作用是將原煤研磨成滿足燃燒要求的煤粉,煤粉細度的調節主要是分離器的調節,分離器的形式可以分為靜態分離器和動態分離器[3]。動態分離器在改善煤粉細度和均勻性等特性方面具有明顯作用,得到了較為廣泛的應用[4,5]。目前國內新建百萬千瓦機組均要求將現用磨煤機的靜態分離器改為動態分離器[6-11],動態分離器可以提高鍋爐系統的燃燒性能,應用動態分離器也將成為電力行業鍋爐系統優化的一個重要手段。

1 磨煤機原有雷蒙式雙錐型靜態分離器簡介及存在問題分析

1.1 雷蒙式雙錐型靜態分離器

華電濰坊發電有限公司4號爐制粉系統采用6臺BBD380540型雙進雙出磨煤機,磨煤機分離器采用雷蒙式雙錐型徑向靜態分離器(St型),如圖1所示,分離器A區以重力分離方式為主,B區以碰撞分離方式為主,C區、D區以離心分離方式為主。

圖1 靜態分離器(St型)

1.2 雙錐型靜態分離器運行時存在的問題

在煤種不斷變換的現實條件下,靜態分離器煤粉細度很難調節,分離器由于結構原因,在葉片處會纏繞大量雜物,影響氣流流動、增大阻力,內錐體下部雜物堆積、堵塞嚴重,導致不能連續運行,制粉出力不足、煤粉細度和均勻性變差且無法進行在線測量和自動調整。

2 改造后的動態分離器分析及存在的問題

由于靜態分離器存在上述問題,采用如圖2所示的動態分離器,可解決電廠對煤粉細度在一定范圍內的動態調節,一定程度上滿足了對煤粉細度調節的要求。

動態分離器(Dy型)葉籠旋轉的作用增強了C區的離心分離效果和碰撞分離效果,可對煤粉細度實現一定的調節,但由于氣流到達不了D區,因此損失了D區的離心分離作用。同樣(Dy型)分離器由于結構原因,在葉片處也會纏繞大量雜物,影響氣流流動,增大了阻力;內錐體下部雜物堆積,影響分離器正常運轉。(Dy型)分離器的旋轉裝置伸入分離器內部,結構復雜,軸承的工作環境差,容易發生故障;更換軸承時需檢修工人鉆入分離器內錐體操作,分離器內空間封閉,可能含有CO氣體,存在安全隱患。

3 動態分離器優化

為了解決分離器的這些問題,開發出具有制粉性能優異、自動清除雜物功能的Hy-B型除雜物動態分離器,如圖3所示。這種除雜物動態分離器取前二者之所長,不但增強了C區的離心分離效果和碰撞分離效果,而且保留了D區的離心分離作用,更重要的是具備了自動去除雜物和自動清除內錐體堆積煤粉的功能。該設備采用以下3個措施來實現雜物清除和防止煤粉堵塞:①改進靜止葉片的結構;②采用柔性雜物切割裝置;③采用內錐防堵返料,確保了分離器不需要頻繁檢修清理。

圖3 除雜物動態分離器(華遠Hy-B型)

4 煤粉細度在線測量系統

本文采用如圖4所示的煤粉細度在線測量系統,兩套煤粉取樣裝置采用折臂式等速取樣結構,取樣、吹掃、分離和切換過程完全實現自動控制,并將其接入DCS系統。

圖4 煤粉細度在線測量系統

針對煤粉顆粒群的粒徑分布,R90、R200(煤粉細度R90是指用一個篩孔寬度為90 μm的篩子來篩選煤粉,留在篩子上方的粗煤粉所占總煤粉的百分率)煤粉粒度在線測量系統取樣如圖5所示。

圖5 煤粉粒度在線測量系統取樣

與人工標準方法取樣分析結果對比:數據變化趨勢一致,R90、R200數據偏差小于2個百分點。

5 動靜態分離器效果檢測及運行評價

5.1 試驗參數設定

4#機負荷:286.6 MW～397.3 MW,容量風門開度35%,料位700 Pa左右,入磨煤流量設定為50 t/h～70 t/h;動態分離器變頻調速,頻率分別設定在:靜態、10 Hz、20 Hz、30 Hz、40 Hz、50 Hz時穩定運行20 min～30 min,人工取粉樣,篩15 min化驗。

5.2 試驗結果及動靜態分離器性能分析

試驗結果如表1所示。表1中的A1和A2表示磨煤機的編號。

表1 煤粉細度在不同變頻調速下的表現

根據上述圖表可得到如下結論:

(1) 從停轉到50 Hz,R200粗粉占比較低(平均0.67%),說明動、靜態分離器無跑粗粉現象。

(2) 分離器轉子頻率由0 Hz增加到50 Hz,煤粉細度R90篩余量由13.9%降到1.53%,有較為線性的變化趨勢,細度較好。

(3) 磨煤機出力保持了較高水平,分離效率高,提高細度時,細粉犧牲較少。

5.3 改造性能對照

4A(磨煤機編號)磨煤機改造前后以及4E(磨煤機編號)磨煤機多項流分離器細度情況對比如表2所示。

表2 磨煤機改造前后煤粉細度對比

5.4 運行評價

從試驗結果分析可知,推薦分離器正常運行在30 Hz～35 Hz,此時煤粉R90細度可達到7.3%～5.5%的較細水平,制粉出力也能維持在55 t/h較高水平,對機組經濟燃燒較為有利。在此基礎上,若提高單磨出力時可適當降低轉速,最低轉速不低于20 r/s(即分離器轉子頻率20 Hz),即保證煤粉細度達到10%。

6 結束語

對華電濰坊發電有限公司4號爐制粉系統采用的雷蒙式雙錐型徑向靜態分離器進行改造后,通過調試、試運、試驗等檢測達到了預期的目的,解決電廠對煤粉的細度在一定范圍內的動態調節,一定程度上滿足了對細度調節的要求。開發的除雜物動態分離器不僅提升了現有動態分離器的煤粉分離性能,更重要的是具備了自動去除雜物和自動清除內錐體堆積煤粉的功能,為鍋爐燃燒創造了十分有利的條件,提高了磨煤機的運行經濟性。